نظام التغذية الكهربائية

تعريف نظام التغذية الكهربائية

يُعرَف نظام التغذية الكهربائية بأنه الشبكة التي تقوم بتوصيل الكهرباء من محطات التوليد إلى المستهلكين، بما في ذلك النقل والتوزيع.

في الماضي، كانت الطلب على الطاقة الكهربائية قليلًا، وكان يمكن لوحدة توليد صغيرة واحدة أن تلبي الاحتياجات المحلية. الآن، مع نمط الحياة الحديثة، ارتفع الطلب بشكل كبير. لتلبية هذا الطلب المتزايد، نحتاج إلى العديد من محطات الطاقة الكبيرة.

 ومع ذلك، فإن بناء محطات الطاقة بالقرب من مراكز الحمل، حيث يوجد العديد من المستهلكين، ليس دائمًا اقتصاديًا. فمن الأرخص بناؤها بالقرب من مصادر الطاقة الطبيعية مثل الفحم والغاز والمياه. وهذا يعني أن محطات الطاقة غالبًا ما تكون بعيدة عن المكان الذي يحتاج فيه الكهرباء بشكل أكبر.

 وبالتالي، يجب علينا إنشاء أنظمة شبكات كهربائية لنقل الطاقة الكهربائية المولدة من محطات التوليد إلى المستهلكين. وتنقسم هذه الأنظمة إلى جزأين رئيسيين يشار إليهما باسم النقل والتوزيع.

 نسمى الشبكة التي يحصل منها المستهلكون على الكهرباء من المصدر بأنها نظام التغذية الكهربائية. يتكون نظام التغذية الكهربائية من ثلاثة مكونات رئيسية، وهي محطات التوليد، وخطوط النقل، وأنظمة التوزيع. تنتج محطات توليد الطاقة الكهربائية بمستوى فولت أقل نسبيًا. يعتبر إنتاج الكهرباء بمستوى فولت أقل اقتصاديًا في العديد من الجوانب.

 المحولات الرافعة المتصلة في بداية خطوط النقل تزيد من مستوى الفولت للطاقة. ثم تقوم أنظمة النقل الكهربائي بنقل هذه الطاقة الكهربائية ذات المستوى العالي من الفولت إلى أقرب منطقة محتملة لمراكز الحمل. يعتبر نقل الطاقة الكهربائية بمستويات عالية من الفولت مفيدًا في العديد من الجوانب. تتكون خطوط النقل ذات الفولت العالي من موصلات كهربائية علوية أو/و تحت الأرض. المحولات الهابطة المتصلة في نهاية خطوط النقل تقلل من مستوى الفولت للكهرباء إلى القيم المنخفضة المطلوبة لأغراض التوزيع. ثم تقوم أنظمة التوزيع بتوزيع الكهرباء على مختلف المستهلكين حسب مستويات الفولت المطلوبة لديهم.

 عادةً ما نستخدم أنظمة التيار المتردد للإنتاج والنقل والتوزيع. يتم استخدام أنظمة التيار المستمر غالبًا للنقل بمستويات فولت فائقة. يمكن أن تكون شبكات النقل والتوزيع علوية أو تحت الأرض. تعتبر الأنظمة العلوية أرخص، لذلك تفضل عند الإمكان. نستخدم نظام ثلاثي الأطوار ذو ثلاثة أسلاك للنقل المتردد، ونظام ثلاثي الأطوار ذو أربعة أسلاك للتوزيع المتردد.

 يمكن تقسيم أنظمة النقل والتوزيع إلى مراحل رئيسية وثانوية: النقل الأساسي، النقل الثانوي، التوزيع الأساسي، والتوزيع الثانوي. ليست كل الأنظمة تحتوي على هذه الأربعة مراحل، ولكن هذا هو نظرة عامة على شبكة كهربائية.

 قد لا تحتوي بعض الشبكات على مراحل النقل أو التوزيع الثانوية. في بعض الأنظمة المحلية، قد لا يكون هناك نظام نقل على الإطلاق. بدلاً من ذلك، تقوم المولدات بتوزيع الطاقة مباشرة إلى نقاط الاستهلاك المختلفة.

دعونا نناقش مثالًا عمليًا لنظام التغذية الكهربائية. هنا تنتج محطة التوليد طاقة ثلاثية الأطوار عند 11 كيلوفولت. ثم تقوم محول رافع بـ 11/132 كيلوفولت مرتبط بمحطة التوليد برفع هذه الطاقة إلى مستوى 132 كيلوفولت. تقوم خطوط النقل بنقل هذه الطاقة البالغة 132 كيلوفولت إلى محطة تحويل هابطة بـ 132/33 كيلوفولت تتكون من محولات هابطة بـ 132/33 كيلوفولت، وموجودة في ضواحي المدينة. سنسمي تلك الجزء من نظام التغذية الكهربائية الذي يمتد من محول الرفع 11/132 كيلوفولت إلى محول الهبوط 132/33 كيلوفولت بالنقل الأساسي. النقل الأساسي هو نظام ثلاثي الأطوار ذو ثلاثة أسلاك، مما يعني أن هناك ثلاثة موصلات لكل طور في كل دائرة خط.

 بعد ذلك النقطة في نظام التغذية، يتم نقل الطاقة الثانوية بـ 132/33 كيلوفولت بواسطة نظام نقل ثلاثي الأطوار ذو ثلاثة أسلاك إلى محطات تحويل ثانوية مختلفة بـ 33/11 كيلوفولت موجودة في مواقع استراتيجية مختلفة بالمدينة. نشير إلى هذا الجزء من الشبكة بالنقل الثانوي.

 المغذيات الثلاثية الأطوار ذات 11 كيلوفولت التي تمر عبر طرق المدينة تحمل الطاقة الثانوية لمحولات 33/11 كيلوفولت في محطات التحويل الثانوية. تتكون هذه المغذيات بـ 11 كيلوفولت من التوزيع الأساسي لنظام التغذية الكهربائية.

 تقوم محولات 11/0.4 كيلوفولت في المناطق المحلية للمستهلكين بهبوط الطاقة من التوزيع الأساسي إلى 0.4 كيلوفولت أو 400 فولت. تسمى هذه المحولات بمحولات التوزيع، وهي محولات مثبتة على الأعمدة. من محولات التوزيع، تنتقل الطاقة إلى المستهلكين عبر نظام ثلاثي الأطوار ذو أربعة أسلاك. في نظام ثلاثي الأطوار ذو أربعة أسلاك، يستخدم ثلاثة أسلاك للأطوار الثلاثة، ويستخدم السلك الرابع كسلك محايد للاتصالات المحايدة.

 يمكن للمستهلك الحصول على التغذية بأطوار ثلاثة أو طور واحد حسب احتياجاته. في حالة التغذية ثلاثية الأطوار، يحصل المستهلك على 400 فولت بين الطور والطور (الفولت الخطي)، وفي حالة التغذية الأحادية الطور، يحصل المستهلك على 400 / الجذر التربيعي لـ 3 أو 231 فولت بين الطور والمحايد في خط التغذية الرئيسي. الخط الرئيسي هو نقطة النهاية لنظام التغذية الكهربائية. نشير إلى هذا الجزء من النظام الذي يمتد من الثانوي لمحول التوزيع إلى الخط الرئيسي بالتوزيع الثانوي. الخطوط الرئيسية هي المحطات المثبتة في مكان المستهلك والتي يقوم المستهلك بأخذ الاتصال منها لاستخداماته.